楊濤林
(中國汽車工業(yè)工程有限公司,天津 300113)
在某鑄造項目車間設計過程中,通過采用鐵液自動化輸送系統(tǒng),將電爐、稱重、輸送、球化、挑渣、孕育、傾倒等工序有機結合,大大提升了鐵液的輸送效率及生產的安全性,改善了工人操作環(huán)境。本文主要介紹地軌小車鐵液輸送系統(tǒng)方案設計。
該鑄造車間主要生產支架類球鐵鑄件,年生產綱領為22000 t。采用1 條垂直擠壓造型線,鑄型尺寸為550 mm×675 mm×(150~405)mm,配套進口氣壓保溫澆注爐,采用2 套5 t/h 一拖二中頻感應熔化電爐熔化鐵液。
鐵液輸送系統(tǒng)設計要求如下:
(1)熔化電爐與造型線為“一”字形布置,如圖1 所示。
圖1 車間布置圖
(2)實現(xiàn)從4 臺電爐爐體前到造型線氣壓保溫澆注爐處的鐵液包自動輸送。
(3)采用“地軌小車”方式運輸鐵液,在線同時運輸2 個鐵液包,均為球化包,容量1.5 t。
(4)工藝線路:
球化重包:電爐出鐵(4 處)→運輸→喂絲球化→挑渣→自動加孕育劑(3 種)→運輸→倒鐵液到澆注爐。
球化空包:球化重包倒鐵液完成→運輸→加SiC→等待出鐵。
(5)每次鐵液運輸量1200 kg。
(6)電爐接完鐵液運至澆注爐處就位(開始倒包前)時間不大于4.5 min(含球化和挑渣時間),鐵液球化完畢后,輸送到倒包處的時間不大于2 min。
(7)采用喂絲球化處理工藝(非沖入法球化)。
目前,鑄造車間常見的鐵液輸送形式有叉車運輸、地面軌道小車運輸[1,2]、空中自行葫蘆運輸?shù)确绞健1卷椖繑M選用地面軌道小車運輸形式,將鐵液的出鐵、稱重、球化、挑渣、孕育等工藝要求串聯(lián)起來,采用轉運倒包小車進行鐵液倒包,實現(xiàn)鐵液自動化輸送。
鐵液輸送系統(tǒng)主要包括:碳化硅加入裝置、鐵液轉運車、鐵液轉運車軌道系統(tǒng)、上空包輥道、空包緩存輥道、鐵液轉運倒包小車、中轉包、球化處理站、舉升臺、挑渣平臺、自動加孕育劑裝置、安全防護設施、電控系統(tǒng)等。
主要技術特點:碳化硅加入裝置位于電爐平臺上,每臺電爐爐體旁設置碳化硅手動加料斗,斗下方有手動閥和溜管,溜管出料端對準鐵液中轉包的包口,可將碳化硅直接加入;鐵液轉運車行走由減速機驅動,車上設置減速機驅動的機動輥道,帶稱重裝置和自動蓋包裝置,轉運車行走采用變頻控制,行走速度:0~45 m/min;輥道采用SEW 減速機驅動,運行速度約12 m/min;球化處理站采用喂絲球化工藝,設1 個電動升降門,可根據(jù)交互信號自動升降,球化站內設機動輥道,球化處理站為密封式,便于球化過程中煙氣收集治理;自動加孕育劑裝置含三個料倉,帶稱重裝置和輸送加料裝置;鐵液轉運倒包小車同時具備鐵液轉運和傾倒功能。系統(tǒng)具有斷電保護、緊急停止及故障報警等功能。設備有手動、自動工作模式,實現(xiàn)與電爐、電爐除塵、球化站、澆注爐等控制的聯(lián)鎖和信號交換。系統(tǒng)設MES 管理系統(tǒng)接口(RJ45 網口),便于采集設備數(shù)據(jù)。
根據(jù)設計要求及地面軌道小車鐵液輸送系統(tǒng)的技術特點,規(guī)劃的鐵液輸送系統(tǒng)布置方案如圖2 所示。
圖2 鐵液輸送系統(tǒng)布置方案
主要工藝過程為:鐵液轉運車在爐前就位,人工通過碳化硅加入裝置將碳化硅加入到中轉包內,電爐開始傾爐、出鐵液,出鐵液完成后,鐵液轉運車上的自動蓋包裝置將中轉包蓋上包蓋,然后將中轉包運至舉升臺輥道對接工位,中轉包從鐵液轉運車運行至舉升臺輥道上,通過舉升臺輥道,進入喂絲球化處理站球化工位,喂絲球化站包蓋下降,同時喂絲球化站提升門關閉,開始喂絲球化,此時轉運車運行至空包緩存輥道對接工位,接住空包,將空包運至電爐出鐵工位等待接鐵液。待喂絲完畢,喂絲球化站包蓋上升,同時喂絲球化站提升門打開,中轉包回到舉升臺上,舉升臺將中轉包舉升至鐵液轉運倒包小車對接高度后,中轉包移動至鐵液轉運倒包小車上,然后由鐵液轉運倒包小車將中轉包運輸至挑渣工位,定點完成人工挑渣、自動加孕育劑,鐵液轉運倒包小車再將中轉包運輸至氣壓保溫澆注爐倒包工位,將鐵液傾倒至氣壓保溫澆注爐。倒包完成后,鐵液轉運倒包小車將空包運輸至空包緩存輥道對接工位,空包運輸至空包輥道上,然后鐵液轉運倒包小車(空車)退至等待工位。
以最遠端的1#爐體為例,計算鐵液輸送系統(tǒng)運行一個循環(huán)所需時間,如表1 所示。
表1 鐵液輸送系統(tǒng)工藝流程表
從鐵液輸送系統(tǒng)工藝流程表可知,從最遠的電爐處接完鐵液到運至氣壓保溫澆注爐處就位,總時間為表中備注“*”及“**”各項數(shù)據(jù)之和,即236.9 s,小于4.5 min(270 s),鐵液球化完畢后,輸送到倒包處的時間為備注“**”各項數(shù)據(jù)之和,即96.5 s,小于2 min(120 s),滿足工藝要求。
在爐前接鐵液工位,需要根據(jù)電爐的出鐵液曲線、出鐵口高度、中轉包高度,確定鐵液轉運車輥道頂面高度,減少鐵液飛濺和對中轉包的沖擊。
電爐除塵風管從除塵罩接至爐前除塵管道地溝,豎向管道貼電爐平臺側壁敷設,風管及閥門應避開鐵液轉運車的運行范圍,有管道的地方,電爐平臺側壁應局部后退,避免干涉,如圖3 所示。
圖3 爐前區(qū)域圖
在喂絲球化處理站工位,需要根據(jù)中轉包的高度,合理設置喂絲球化處理站包蓋的高度。
在挑渣工位,鐵渣斗宜設置在地面,鐵渣通過溜管從平臺溜到鐵渣斗。
在鐵液倒包工位,需要根據(jù)氣壓保溫澆注爐補鐵液口的平面位置及高度,模擬鐵液倒包位置。氣壓保溫澆注爐補鐵液工位示意圖見圖4,現(xiàn)場倒包照片見圖5。
圖4 氣壓保溫澆注爐補鐵液工位示意圖
圖5 現(xiàn)場倒包照片
電爐出鐵時,容易造成高溫煙氣的外溢,必須對高溫煙氣進行收集治理,通過電爐自帶龍卷風式吸煙罩,對高溫煙氣進行收集,通過耐高溫袋式除塵器進行治理,達標排放。
鐵液轉運車自帶蓋包蓋裝置,避免輸送過程中煙氣外溢,同時減少鐵液溫降損失。
在喂絲過程中,喂絲機包蓋與鐵液包口必須保持密封,無飛濺鐵液和煙氣外溢。在喂絲球化處理工位、挑渣工位、鐵液倒包工位,均設置集煙罩,對高溫煙氣進行收集,通過耐高溫袋式除塵器進行治理,達標排放。
鐵液倒包工位的除塵罩為可旋轉式,可避免氣壓保溫澆注爐傾爐出殘液時相互干涉。除塵系統(tǒng)與鐵液輸送系統(tǒng)信號互通,除塵管道閥門可隨鐵液包的運行位置,自動打開或關閉。
該地軌小車鐵液輸送系統(tǒng)投產運行以來,設備運行節(jié)拍達到工藝要求,通過將電爐、球化處理、氣壓保溫澆注爐等有機連接,實現(xiàn)了由電爐到澆注爐的連續(xù)、快速、自動輸送鐵液,避免了叉車運輸?shù)牟话踩院椭虚g鐵液倒運,確保了鐵液輸送效率。